Go语言学习笔记（九）并发
并发性Concurrency
Go是并发语言，而不是并行语言。在讨论如何在Go中进行并发处理之前，我们首先必须了解什么是并发，以及它与并行性有什么不同。(Go is a concurrent language and not a parallel one. )
并发性Concurrency是同时处理许多事情的能力。
举个例子，假设一个人在晨跑。在晨跑时，他的鞋带松了。现在这个人停止跑步，系鞋带，然后又开始跑步。这是一个典型的并发性示例。这个人能够同时处理跑步和系鞋带，这是一个人能够同时处理很多事情。
什么是并行性parallelism，它与并发concurrency有什么不同? 并行就是同时做很多事情。这听起来可能与并发类似，但实际上是不同的。
让我们用同样的慢跑例子更好地理解它。在这种情况下，我们假设这个人正在慢跑，并且使用它的手机听音乐。在这种情况下，一个人一边慢跑一边听音乐，那就是他同时在做很多事情。这就是所谓的并行性(parallelism)。
并发性和并行性——一种技术上的观点。 设我们正在编写一个web浏览器。web浏览器有各种组件。其中两个是web页面呈现区域和下载文件从internet下载的下载器。假设我们以这样的方式构建了浏览器的代码，这样每个组件都可以独立地执行(这是在Java和Go中使用线程来完成的，我们可以在稍后使用Goroutines来实现这一点)。当这个浏览器运行在单个核处理器中时，处理器将在浏览器的两个组件之间进行上下文切换。它可能会下载一个文件一段时间，然后它可能会切换到呈现用户请求的网页的html。这就是所谓的并发性。并发进程从不同的时间点开始，它们的执行周期重叠。在这种情况下，下载和呈现从不同的时间点开始，它们的执行重叠。假设同一浏览器运行在多核处理器上。在这种情况下，文件下载组件和HTML呈现组件可能同时在不同的内核中运行。这就是所谓的并行性。
并行性Parallelism不会总是导致更快的执行时间。这是因为并行运行的组件可能需要相互通信。例如，在我们的浏览器中，当文件下载完成时，应该将其传递给用户，比如使用弹出窗口。这种通信发生在负责下载的组件和负责呈现用户界面的组件之间。这种通信开销在并发concurrent 系统中很低。当组件在多个内核中并行concurrent 运行时，这种通信开销很高。因此，并行程序并不总是导致更快的执行时间!
Goroutines
go中使用Goroutines来实现并发concurrently。Goroutines是与其他函数或方法同时运行的函数或方法。Goroutines可以被认为是轻量级的线程。与线程相比，创建Goroutine的成本很小。因此，Go应用程序可以并发运行数千个Goroutines。
Goroutines在线程上的优势。
- 与线程相比，Goroutines非常便宜。它们只是堆栈大小的几个kb，堆栈可以根据应用程序的需要增长和收缩，而在线程的情况下，堆栈大小必须指定并且是固定的
- Goroutines被多路复用到较少的OS线程。在一个程序中可能只有一个线程与数千个Goroutines。如果线程中的任何Goroutine都表示等待用户输入，则会创建另一个OS线程，剩下的Goroutines被转移到新的OS线程。所有这些都由运行时进行处理，我们作为程序员从这些复杂的细节中抽象出来，并得到了一个与并发工作相关的干净的API。
- 当使用Goroutines访问共享内存时，通过设计的通道可以防止竞态条件发生。通道可以被认为是Goroutines通信的管道。
如何使用Goroutines
在函数或方法调用前面加上关键字go，您将会同时运行一个新的Goroutine。
实例代码：
package main
import (
"fmt"
)
func hello() {
fmt.Println("Hello world goroutine")
}
func main() {
go hello()
fmt.Println("main function")
}
运行结果：输出“main function”。
我们开始的Goroutine怎么样了?我们需要了解Goroutine的规则
- 当新的Goroutine开始时，Goroutine调用立即返回。与函数不同，go不等待Goroutine执行结束。当Goroutine调用，并且Goroutine的任何返回值被忽略之后，go立即执行到下一行代码。
- main的Goroutine应该为其他的Goroutines执行。如果main的Goroutine终止了，程序将被终止，而其他Goroutine将不会运行。
修改以上代码：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func hello() {
fmt.Println("Hello world goroutine")
}
func main() {
go hello()
time.Sleep(1 * time.Second)
fmt.Println("main function")
}
在上面的程序中，我们已经调用了时间包的Sleep方法，它会在执行过程中睡觉。在这种情况下，main的goroutine被用来睡觉1秒。现在调用go hello()有足够的时间在main Goroutine终止之前执行。这个程序首先打印Hello world goroutine，等待1秒，然后打印main函数。
启动多个Goroutines
示例代码：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func numbers() {
for i := 1; i <= 5; i++ {
time.Sleep(250 * time.Millisecond)
fmt.Printf("%d ", i)
}
}
func alphabets() {
for i := 'a'; i <= 'e'; i++ {
time.Sleep(400 * time.Millisecond)
fmt.Printf("%c ", i)
}
}
func main() {
go numbers()
go alphabets()
time.Sleep(3000 * time.Millisecond)
fmt.Println("main terminated")
}
运行结果：
1 a 2 3 b 4 c 5 d e main terminated通道channels
通道可以被认为是Goroutines通信的管道。类似于管道中的水从一端到另一端的流动，数据可以从一端发送到另一端，通过通道接收。
声明通道
每个通道都有与其相关的类型。该类型是通道允许传输的数据类型。(通道的零值为nil。nil通道没有任何用处，因此通道必须使用类似于地图和切片的方法来定义。)
示例代码：
package main
import "fmt"
func main() {
var a chan int
if a == nil {
fmt.Println("channel a is nil, going to define it")
a = make(chan int)
fmt.Printf("Type of a is %T", a)
}
}
运行结果：
channel a is nil, going to define it
Type of a is chan int
也可以简短的声明：
a := make(chan int)
发送和接收
发送和接收的语法：
data := <- a // read from channel a
a <- data // write to channel a
在通道上箭头的方向指定数据是发送还是接收。
发送和接收默认是阻塞的
一个通道发送和接收数据，默认是阻塞的。当一个数据被发送到通道时，在发送语句中被阻塞，直到另一个Goroutine从该通道读取数据。类似地，当从通道读取数据时，读取被阻塞，直到一个Goroutine将数据写入该通道。
这些通道的特性是帮助Goroutines有效地进行通信，而无需像使用其他编程语言中非常常见的显式锁或条件变量。
示例代码：
package main
import (
"fmt"
)
func hello(done chan bool) {
fmt.Println("Hello world goroutine")
done <- true
}
func main() {
done := make(chan bool)
go hello(done)
<-done // 接收数据，阻塞式
fmt.Println("main function")
}
运行结果：
Hello world goroutine
main function在上面的程序中，我们在第一行中创建了一个done bool通道。把它作为参数传递给hello Goroutine。第14行我们正在接收已完成频道的数据。这一行代码是阻塞的，这意味着在某些Goroutine将数据写入到已完成的通道之前，程序将不会执行到下一行代码。因此，这就消除了对时间的需求。睡眠在原来的程序中，以防止主要的Goroutine退出。